（课标版 5年高考3年模拟A版）2020年物理总复习 专题一 质点的直线运动课件.ppt

专题一质点的直线运动,高考物理（课标专用）,考点一基本概念与规律,考点清单,考向基础一、运动的描述1.质点:用来代替物体的有质量的点。在所研究的问题中,只有当物体的体积和形状处于次要或可忽略的地位时,才能把物体当做质点处理。2.参考系:在描述物体的运动时,被选定做参考、假定为不动的其他物体。选取不同的参考系,对同一物体运动的描述一般不同。一般情况下,选地面或相对地面静止的物体为参考系。,3.位移:描述质点位置变化的物理量,是矢量,方向由初位置指向末位置,大小是初、末位置间有向线段的长度。4.速度:描述物体运动快慢的物理量,是矢量。,(1)平均速度:物体通过的位移与通过该段位移所用时间的比值,即=。它是对运动快慢的粗略描述。(2)瞬时速度:物体在某一时刻或某一位置的速度,是对运动的精确描述。瞬时速度的大小称为速率。5.加速度:描述速度变化的快慢的物理量,是矢量。a=,方向与v的方向一致。,二、匀变速直线运动的基本公式与推论(1)匀变速直线运动的三个基本公式速度与时间的关系:v=v0+at。位移与时间的关系:x=v0t+at2。,位移与速度的关系:v2-=2ax。(2)匀变速直线运动中两个常用的推论平均速度关系式:=(v0+v)=。位移差公式:x=x2-x1=x3-x2=xn-xn-1=aT2。x=aT2进一步的推论:xm-xn=(m-n)aT2。,考向一位移、速度和加速度1.平均速度、平均速率和瞬时速度,考向突破,例1一骑行者所骑自行车前后轮轴的距离为L,在水平道路上匀速运动,当看到道路前方有一条减速带时,立刻刹车使自行车做匀减速直线运动,自行车垂直经过该减速带时,对前、后轮造成的两次颠簸的时间间隔为t。利用以上数据,可以求出前、后轮经过减速带这段时间内自行车的()A.初速度B.末速度C.平均速度D.加速度,解析在只知道时间t和这段时间内运动位移x的前提下,由=可知能求平均速度,C项正确。,答案C,2.对加速度的理解(1)加速度,(2)平均加速度和瞬时加速度,例2关于加速度概念的描述中,以下说法正确的是()A.加速度数值很大的物体,速度必然很大B.加速度数值很大的物体,速度的变化量必然很大C.加速度数值很大的物体,速度可以减小得很快D.加速度数值减小时,速度的值必然随之减小,解析加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度的数值大速度变化得快,速度不一定大,速度变化量也不一定大,故选项A、B错误;如果加速度的方向与速度的方向相反,加速度数值很大时,速度减小得很快,选项C正确;如果加速度方向和速度方向相同,即使加速度在减小,速度仍在增大,只是增大得越来越慢,故选项D错误。答案C,3.v、v、a三物理量的辨析(1)公式误区加速度虽然由a=定义,但a与v、v及t无关。根据牛顿第二定律a=可知,物体的加速度是由物体所受的合外力及质量决定的。(2)图表对比,例3关于速度、速度变化量和加速度,下列说法正确的是()A.物体运动的速度改变量越大,它的加速度一定越大B.速度很大的物体,其加速度可以很大、也可以很小、甚至可以为零C.某时刻物体速度为零,其加速度不可能很大D.加速度很大时,运动物体的速度变化一定很大,解析据a=可知,加速度等于速度的变化量v和速度发生改变所用时间t的比值,虽然v大,但t很大时,a可以很小,选项A错误;由a=可知物体的加速度跟物体的速度大小无关,速度很大,速度的变化率可以很大、可以很小、甚至可以为零,选项B正确;火箭点火瞬间其速度为零,但加速度不为零,可能很大,选项C错误;物体的加速度很大,代表物体速度的变化率很大,并不代表速度变化很大,选项D错误。,答案B,考向二匀变速直线运动的基本公式及推论,对公式矢量性和推论的理解(1)匀变速直线运动的公式和推论式都是矢量式,因此在使用时应先规定正方向(若没有规定正方向,默认以初速度方向为正方向),各物理量的方向如果和规定的正方向相同代“正”、如果和规定的正方向相反代“负”。(2)无论是匀加速直线运动还是匀减速直线运动=。(3)求解刹车类问题时,别忘记先求停车时间。(4)在直线运动中,物体是加速运动还是减速运动,取决于加速度a和速度v的方向。同向则加速,而反向则减速。(5)速度变化的快慢取决于加速度a的大小。,(6)平均速度的定义式=对任何性质的运动都适用,而=(v0+v)和=只适用于匀变速直线运动。(7)x=aT2为判断匀变速直线运动的依据,也称匀变速直线运动的判别式。,例4足球运动员在罚点球时,球获得30m/s的速度并做匀速直线运动。设脚与球作用时间为0.1s,球又在空中飞行0.3s后被守门员挡出,守门员双手与球接触时间为0.1s,且球被挡出后以10m/s沿原路反弹,求:(1)罚点球的瞬间,球的加速度的大小;(2)守门员接球瞬间,球的加速度的大小。,解题导引,解析(1)设球被踢出的方向为正方向,则球的速度由v0=0变到v1=30m/s,用时t1=0.1s,由a=得,罚点球的瞬间,球的加速度a1=m/s2=300m/s2(2)守门员接球的瞬间,球的速度由v1变到v2=-10m/s,用时t2=0.1s则接球瞬间,球的加速度a2=m/s2=-400m/s2,即加速度大小为400m/s2,答案(1)300m/s2(2)400m/s2,解题关键对于同一直线上的矢量运算,要注意选取正方向,将矢量运算转化为代数运算。,例5一质点在外力作用下沿直线做匀加速运动,从某时刻开始计时,测得该质点在第1s内的位移为2.0m,第5s内和第6s内的位移之和为11.2m。求:(1)该质点运动的加速度大小;(2)该质点在第6s内的位移大小。,解析(1)由=知,第0.5s末的速度:v1=2m/s第5s末的速度:v2=5.6m/st=5s-0.5s=4.5s该质点运动的加速度大小:a=0.8m/s2(2)该质点在第6s内的位移大小:x6=v2t3+a=6m。,答案(1)0.8m/s2(2)6m,例6从斜面上某一位置每隔0.1s释放一个小球,释放后做匀加速直线运动,在连续释放几个后,对在斜面上滚动的小球拍下如图所示的照片,测得xAB=15cm,xBC=20cm。试求:,(1)小球的加速度大小;(2)拍摄时B点小球的速度大小;(3)拍摄时xCD是多少;(4)A点的小球上面滚动的小球还有几个。,解析小球释放后做匀加速直线运动,且每相邻的两个小球的时间间隔相等,均为0.1s,可以认为A、B、C、D各点是一个小球在不同时刻的位置。(1)由推论x=aT2可知,小球的加速度大小为a=m/s2=5m/s2。(2)由题意知B点对应AC段的中间时刻,可知B点小球的速度等于AC段的平均速度,即vB=m/s=1.75m/s。(3)由于匀加速直线运动中相邻相等时间内位移差恒定,所以xCD-xBC=xBC-xAB,所以xCD=2xBC-xAB=22010-2m-1510-2m=2510-2m=0.25m。(4)设A点小球速度为vA,由于vB=vA+at,所以vA=vB-at=1.75m/s-50.1m/s=1.25m/s所以A点小球运动时间为tA=s=0.25s因为每隔0.1s释放一个小球,故A点小球的上面滚动的小球还有2个。,答案(1)5m/s2(2)1.75m/s(3)0.25m(4)2个,考点二运动图像、追及和相遇问题,考向基础一、x-t图像1.图像的意义(1)物理意义:反映了做直线运动的物体的位移随时间变化的规律。(2)图线斜率的意义a.图线上某点切线的斜率的绝对值表示物体速度的大小。b.图线上某点切线的斜率的正负表示物体速度的方向。2.两种特殊的x-t图像(1)匀速直线运动的x-t图像是一条倾斜的直线。(2)若x-t图像是一条平行于时间轴的直线,则表示物体处于静止状态。,二、v-t图像1.图像的意义(1)物理意义:反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律。(2)图线斜率的意义a.图线上某点切线的斜率的绝对值表示物体运动的加速度的大小。b.图线上某点切线的斜率的正负表示加速度的方向。,注意匀速直线运动的v-t图线的斜率为零,表示其加速度等于零。(3)图线与时间轴围成的“面积”的意义a.图线与时间轴围成的“面积”表示相应时间内的位移的大小。b.若此“面积”在时间轴的上方,表示这段时间内的位移方向为正方向;若此“面积”在时间轴的下方,表示这段时间内的位移方向为负方向。2.两种图像的形式(1)匀速直线运动的v-t图像是与横轴平行的直线。(2)匀变速直线运动的v-t图像是一条倾斜的直线。,注意(1)无论是x-t图像还是v-t图像都只能描述直线运动。(2)x-t图像和v-t图像不表示物体运动的轨迹。三、追及问题的两类情况1.若后者能追上前者,追上时,两者处于同一位置,且后者速度一定不小于前者速度。2.若后者追不上前者,则当后者速度与前者速度相等时,二者相距最近。四、相遇问题的两种情况相遇分为追及相遇和相向运动相遇两种情形,其主要条件是两物体在相遇处的位置坐标相同。,考向突破,考向一运动图像x-t图像与v-t图像辨析,例1(2014课标,14,6分)甲、乙两汽车在一平直公路上同向行驶。在t=0到t=t1的时间内,它们的v-t图像如图所示。在这段时间内()A.汽车甲的平均速度比乙的大B.汽车乙的平均速度等于C.甲、乙两汽车的位移相同D.汽车甲的加速度大小逐渐减小,汽车乙的加速度大小逐渐增大,解析在v-t图像中,图线与横轴所围的面积表示位移,由题图知在0t1时间内,甲的位移大于乙的位移,C错误。由=知,甲的平均速度比乙的大,故A正确。如图所示,汽车乙的v-t图像中,实线下的面积小于上面那条虚线下的面积,故汽车乙的平均速度小于,B错误。v-t图像中的斜率表示加速度,甲、乙两汽车v-t图线上各点切线的斜率的绝对值均逐渐减小,故加速度都逐渐减小,D错误。,答案A,【点评】物体运动的v-t图像是高考的热点。(1)v-t图像中,图线向上倾斜表示物体的加速度为正,向下倾斜表示物体的加速度为负。(2)v-t图像中,图线与横轴所围成的“面积”在数值上等于物体的位移大小,在t轴上方的“面积”表示位移为正,在t轴下方的“面积”表示位移为负。,例2(2018课标,18,6分)甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动。甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是()A.在t1时刻两车速度相等B.从0到t1时间内,两车走过的路程相等C.从t1到t2时间内,两车走过的路程相等D.在t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等,解析本题考查x-t图像的应用。在x-t图像中,图线的斜率表示物体运动的速度,在t1时刻,两图线的斜率关系为k乙k甲,两车速度不相等;在t1到t2时间内,存在某一时刻甲图线的切线与乙图线平行,如图所示,该时刻两车速度相等,选项A错误、D正确。从0到t1时间内,乙车走过的路程为x1,甲车走过的路程小于x1,选项B错误。从t1到t2时间内,两车走过的路程都为x2-x1,选项C正确。,答案CD,考向二追及和相遇问题1.分析“追及”“相遇”问题应注意的几点,2.两种追及问题(1)速度小者追速度大者,(2)速度大者追速度小者,例3春节放假期间,全国高速公路免费通行,小轿车可以不停车通过收费站,但要求小轿车通过收费站窗口前x0=9m区间的速度不超过v0=6m/s。现有甲、乙两小轿车在收费站前平直公路上分别以v甲=20m/s和v乙=34m/s的速度匀速行驶,甲车在前,乙车在后。甲车司机发现正前方收费站,开始以大小为a甲=2m/s2的加速度匀减速刹车。(1)甲车司机需在离收费站窗口至少多远处开始刹车才不违章。(2)若甲车司机经刹车到达离收费站窗口前9m处的速度恰好为6m/s,乙车司机在发现甲车刹车时经t0=0.5s的反应时间后开始以大小为a乙=4m/s2的加速度匀减速刹车。为避免两车相撞,且乙车在收费站窗口前9m区不超速,则在甲车司机开始刹车时,甲、乙两车至少相距多远?,解析(1)甲车速度由20m/s减速至6m/s过程中的位移x1=91mx2=x0+x1=100m即:甲车司机需在离收费站窗口至少100m处开始刹车(2)设甲刹车后经时间t,甲、乙两车速度相同,由运动学公式得:v乙-a乙(t-t0)=v甲-a甲t解得t=8s相同速度v=v甲-a甲t=4m/s0,a=-g的匀减速直线运动。(2)下降过程:自由落体运动。2.全程法(1)将上升和下降过程统一看成是初速度v0竖直向上,加速度g竖直向下的匀变速直线运动,v=v0-gt,h=v0t-gt2。(2)若v0,则物体在上升;v0,则物体在抛出点上方。若h0,则物体在抛出点下方。,注意当物体先做匀减速直线运动,又反向做匀加速直线运动,且全程加速度恒定时,其运动特点与竖直上抛运动相似,这类运动可称为“类竖直上抛运动”。,例2某人站在高20m的平台边缘,以20m/s的初速度竖直上抛一石子,则从抛出到石子通过距抛出点15m处的时间可能为(不计空气阻力,取g=10m/s2)()A.1sB.3sC.(-2)sD.(+2)s,解题导引,解析解法一分段法石子上升到最高点所用的时间为t=2s,上升的最大高度为H=20m,上升过程中石子第一次经过“距抛出点15m处”;2s时石子到达最高点,速度变为零,随后石子开始做自由落体运动,会第二次经过“距抛出点15m处”;当石子落到抛出点下方后,会第三次经过“距抛出点15m处”。这样此题应有三解。当石子在抛出点上方距抛出点15m处时取向上为正方向,则位移x=15m,a=-g=-10m/s2,代入公式x=v0t+at2,得t1=1s,t2=3s。t1=1s对应着石子上升到达“距抛出点15m处”时所用的时间,而t2=3s则对应着从最高点向下落时石子第二次经过“距抛出点15m处”时所用的时间。由于石子上升的最大高度H=20m,所以,石子落,到抛出点下方“距抛出点15m处”时,自由下落的总高度为H=20m+15m=35m,下落此段距离所用的时间t0=s,石子从抛出到第三次经过“距抛出点15m处”时所用的时间为t3=(+2)s。选项A、B、D正确。,解法二全程法以向上为正方向,当石子在抛出点上方距抛出点15m处时,h=15m,由h=v0t-gt2得,15=20t-5t2,解得t1=1s,t2=3s。当石子在抛出点下方距抛出点15m处时,h=-15m,由h=v0t-gt2得,-15=20t-5t2,解得t=(+2)st=(2-)s舍去。选项A、B、D正确。,答案ABD,方法3追及、相遇问题的处理方法,例3在水平轨道上有两列火车A和B相距x,A车在后面做初速度为v0、加速度大小为2a的匀减速直线运动,而B车同时做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动,两车运动方向相同。要使两车不相撞,求A车的初速度v0满足什么条件。,解题导引,解析两车不相撞的临界条件是A车追上B车时其速度与B车相等。设A、B两车从相距x到A车追上B车时,A车的位移为xA、末速度为vA、所用时间为t;B车的位移为xB、末速度为vB,运动过程如图所示,现用四种方法解答如下:,解法一临界法利用位